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实验站科研工作与成果

      (1)实验站2014年度承担课题情况
      2014年度实验站各研究单元共承担国家现代农业产业技术体系课题2项、国家自然科学基金课题3项、国家科技支撑计划课题(含子课题)6项、农业部公益性行业(农业)科研专项(含子课题)5项,山东省现代农业产业技术体系课题2项、山东省科技发展计划课题3项、山东省重大应用技术专项课题5项,总经费5219万元。其中国家(部委)科研项目(含课题、子课题)经费4579万元,占87.7%。2014年度实到经费1300万元。
      (2)2014年度研究工作的主要进展
       a 小麦栽培生理创新团队
       针对山东部分地区小麦播种量偏高、过度施肥(氮肥)现象较为普遍、浇水过于频繁、机械作业过多的生产现状,小麦栽培生理创新团队通过集成创新成功研制了小麦“两深一浅”轻简化高效栽培技术,并与山东省农业机械技术推广站合作成功研制了配套机械,将苗带旋耕、振动深松、肥料分层深施、等深匀播和播后镇压等多个关键环节一次完成。该技术通过苗带旋耕为小麦播种创造了良好的种床,同时又减少了动力消耗;振动深松打破犁底层,促进了肥水向深层扩散,有利于根系下扎,增加了小麦对深层水分和养分的吸收,抗逆能力提高;基肥在10-13 cm和17-20 cm处进行分层集中深施,提高肥料效率;圆盘式播种实现了等深匀播,确保了苗齐苗壮;播后镇压作业起到了保墒和提高麦苗质量的作用。该技术在山东泰安、枣庄、滨州、菏泽、东营、德州以及潍坊等多个地市推广使用,一般可比传统栽培技术增产7%左右,降低成本30%—40%。
       在技术推广方面,小麦高产创建万亩示范方被列为山东省现代农业产业技术体系小麦创新团队示范基地,王法宏研究员等小麦栽培专家多次赴农村开展秋种技术培训、冬前苗情考察和管理技术指导等服务,为高产创建工作打下了良好的基础。小麦“两深一浅”轻简化高效栽培技术已申报山东省和农业部主推技术。
      b 玉米栽培生理创新团队
      研究了大田条件下3种种植密度对紧凑型高产玉米品种鲁单818(LD818)根系生长动态及产量的影响。结果表明,LD818在6000株/亩的群体产量分别比2000株/亩、4000株/亩提高96.10%和10.96%,具有较高的增产潜力。LD818单株根系呈“横向紧缩,纵向延伸”的特点,较适应随种植密度递增导致水平方向空间受限制的“拥挤”,可适当减小株距密植。
        研究了低氮胁迫下我国不同年代玉米品种产量及产量构成因子变化趋势。结果表明,除轴粗以外,其余几个农艺性状不同年代间差异均达到显著或极显著水平,随年代变化玉米品种产量显著提高,氮胁迫压力下不同年代玉米品种产量均下降。正常施氮条件下,各年代玉米品种的穗长、穗粗、穗粒数呈上升趋势,低氮胁迫降低了穗长、穗粗、穗粒数及百粒重,而对轴粗无明显影响。研究还表明,1950年以来我国玉米品种的耐低氮能力没有明显提高。建议:育种工作要在自交系选育中重视低氮条件,为进一步培育耐低氮杂交种奠定基础。
        在技术推广方面,积极组织选派专家赴“第一书记”帮扶村进行调研和科技服务活动。在淄博、德州安排了“对接三个十”大面积玉米高产示范田。在临淄区和桓台县分别举办冬小麦夏玉米节水省肥高 产高效栽培技术培训班各1次,发放技术明白纸300份。
        c 花生生理生态创新团队
        一是,玉米、花生间作均衡增产增效模式、理论与关键技术研究。
积极探索研究了在保证玉米产量稳定的前提下,不同玉米、花生间作模式的产量及间作优势,明确了夏玉米单产600公斤/亩、夏花生单产130公斤/亩的适配品种、合理种植密度、株行距配置及带宽等间作增产增效模式。开展了玉米、花生间作光热资源分布、水肥互补与竞争机制、农田生态系统的补偿效应、根冠群体互作等理论机制研究,建立了玉米、花生间作增产增效理论。重点开展了玉米、花生间作均衡增产增效的群体调控技术、主要养分调控技术、植保综合防控技术等关键技术研究。综合试验初步结果,试验地块中等肥力,全程机械化生产,玉米为紧凑型、高产、耐密植品种,花生为高产、耐阴、中熟品种,玉米、花生间作可明显提高土地利用率10%以上,其中,玉米行数∶花生行数为2∶4时,种植模式效果最好,单位面积上收获夏玉米552.87公斤/亩,花生185.42公斤/亩,每亩可直接增加经济1112.52元,具有显著的经济效益、社会效益、生态效益。
        二是,钙离子提高花生抗逆性的研究及抗性基因克隆分析。在文登酸性土壤和东营盐碱地试验点,进行花生施钙实验,增产明显。研究了钙元素对花生幼苗生长的影响,表明胁迫条件下Ca2+能提高花生抗逆性。结果还表明,Ca2+显著提高花生植株的株高和鲜重,并降低根冠比,而且正常培养条件下,Ca2+显著提高根系活力、降低叶片和根系的ROS积累。高温强光胁迫下,Ca2+有利于减轻花生幼苗叶片的光抑制和ROS积累。胁迫条件下Ca2+通过提高ROS清除酶活性和渗透调节物质含量降低ROS的积累和危害,保护花生类囊体膜从而保证花生正常生长。克隆了花生抗盐基因AhNHX1和AhSAMDC的全长序列并验证其功能。
       在技术推广方面,实验站站长万书波亲自带领花生栽培与生理团队,深入生产一线,针对花生种植、栽培和管理中存在的问题,进行现场考察、指导和培训,为山东省花生生产解决实际问题。
       2014年 3月12-13日举办了玉米花生间作、花生单粒精播技术示范及高产攻关技术培训班,2014年4月11日举办了花生农艺农机研讨及机械化技术培训班,2014年 9月20-21日召开“粮油高产技术模式与秋粮新品种现场观摩会”。并针对花生生产中存在的问题,召开了生产技术研讨会,根据调研情况起草了生产意见或建议,并拍摄有关科教电影。协助制定了《2014年山东省花生播种技术意见》,由山东省农业厅发文指导全省生产,该技术对指导全省花生区域化种植、规范化播种发挥了重要作用。“花生单粒精播高产配套技术”2014年度列为山东省农业主推技术;“麦茬全秸秆覆盖花生机械化免耕播种技术”列入农业部2014年度主推技术。
       (3)2014年度实验站重大成果及其水平和影响
       2014年度,实验站获得国家科技进步二等奖1项、省部级奖励1项;获得授权国家发明专利3项、实用新型专利9项;发表论文13篇,其中SCI论文3篇;编辑出版专著1部。其中有重大影响的成果有:
       a 花生品质生理生态与标准化优质栽培技术体系
2014年度,花生生理生态创新团队申报的“花生品质生理生态与标准化优质栽培技术体系”成果荣获国家科技进步二等奖。该成果针对花生品质栽培理论研究薄弱、品质评价指标和标准化优质栽培技术缺乏、区域专业化生产水平低等突出问题,历经 10 年系统研究,主要创新如下:
       一是,揭示了花生品质形成的酶学和细胞学机理,创建了品质调控关键技术。探明了籽仁发育过程中脂肪、蛋白质形成的关键调控酶和积累的动态差异特征,以及脂肪、蛋白质积累量与子叶贮藏细胞中脂体、蛋白体体积和数量的关系,确立了定向调控途径;探明了肥料、水分和植物生长调节剂对品质形成的影响及作用机理,建立了优质栽培专用的肥水运筹、化学调控等关键技术;探明了花生镉吸收特点、胁迫机理以及钙对镉胁迫的缓解效应,研制出“增钙抑镉”技术。为品质调控和优质专用生产提供了理论依据和技术支撑。
       二是,创建了花生品质评价指标体系, 首次 完成了中国花生品质区划。明确了我国花生种质资源及商品花生品质状况,提出了脂肪和蛋白质含量分级标准以及镉含量限量指标,制订了油用花生、食用花生行业标准;探明了土壤肥力、温度、日照、降水等生态因子对品质形成的影响,阐明了花生品质空间分异规律,完成了中国花生品质区划,为花生优质栽培区域化布局提供了科学依据。
        三是,率先建立了花生标准化优质栽培技术体系。在突破品质调控关键技术的基础上,以品质和产量协同提高为目标,以“适区选种、因质定肥、定向调水、精准化控”为主线,建立了以“增施有机肥和磷钾肥,分次减量化控,按需供水”为主要内容的高油栽培技术、以“增施氮肥,喷施硼钼肥,全程控水”为主要内容的高蛋白栽培技术和以“增施钙肥和有机肥,补施锌肥”为主要内容的控镉安全栽培技术,集成适期晚收、病虫害防控、机械化生产等配套技术,制定出系列行业和地方标准,形成了花生标准化优质栽培技术体系。高油高产攻关田亩产683.8kg,脂肪含量 52.7%,油产量提高 22.3%;高蛋白高产攻关田亩产 664.7kg,蛋白质含量 26.2%,蛋白质产量提高 24.1%,实现了品质产量协同提高。
       该项目获得发明专利 8 项、实用新型专利 6 项、计算机软件著作权 14 项;制定行业标准 15 项、省级地方标准 3 项;列入科技部先进适用技术 2 项、省主推技术 4 项;发表学术论文 116 篇,出版著作 9 部;制作科教片 4 部。2009-2013年项目技术在山东、河北、湖南等 10 省(区)累计推广 6523.6 万亩,增效 91.6亿元,经济和社会效益显著。
       该项成果奠定了花生品质栽培的理论基础,攻克了品质与产量协同提高的重大技术难题,推动了作物品质栽培学科发展,为我国花生区域化布局、专业化生产、标准化种植提供了技术支撑,为促进我国花生产业发展、提升国际市场竞争力做出了重要贡献。经中国农学会组织专家评价,项目整体居同类研究国际领先水平。
       b花生高产栽培技术取得新突破
             ——单粒精播亩产突破750公斤
        花生是我国重要油料作物之一,在保障我国食用油脂安全方面具有重要地位,持续提高花生生产水平是有效解决我国油料供给的重要途径之一。实验站承建单位山东省农业科学院花生栽培团队研究创建了花生单粒精播技术体系,近年来在全国范围内进行的高产攻关及示范推广中均取得良好效果。2014年9月,山东省农业科学院邀请山东省农业厅、山东农业大学、青岛农业大学等单位有关专家,严格按照山东省农业厅制定的《山东省花生田测产验收办法》,分别于9月13日、9月24日和9月26日,先后对设在平度市古岘镇、宁阳县葛石镇和莒南县板泉镇等三块春花生单粒精播技术高产攻关田(每个点均为4亩)进行了1亩实打验收,亩产全部超过650公斤,其中,莒南县板泉镇攻关田亩产达到752.6公斤,打破了保持31年的花生全国高产纪录(1983年,山东省蓬莱县矫格庄,746.3公斤/亩),再创我国花生单产纪录。
        本次高产攻关纪录是以花生单粒精播为核心,总结连续多年高产攻关的经验,选用优良花生品种——“花育22号”,按照“在充分发挥单株生产力基础上,优化种植密度,建立合理群体,增加亩总果数及百果重”的研究思路,采取“培肥地力、一播全苗、适期化控防徒长、综合管理防早衰及适期晚收”等技术措施实现的。该技术有效克服了传统花生种植中“种量大、成本高、高产条件下群体与个体矛盾突出、易造成早衰倒伏”等突出问题,在全国应用前景广阔。